紧凑型电化学系统去除了超过85%的溶解无机碳，能耗降低约50%，并连续运行超过100小时，同时限制了矿物质积聚。增强海洋自然净化地球能力的新路径已经开启。韩国科学技术院（KAIST）的研究人员开发出一种技术，能将海水中溶解的二氧化碳转化为“石头”或矿物，防止其返回大气，从而实现永久封存。这项成果有望帮助海洋吸收更多二氧化碳，并加速下一代海洋碳去除技术的商业化。

韩国科学技术院（校长Choongsik Bae）宣布，由化学与生物分子工程系高东延教授领导的研究团队，与麻省理工学院（MIT）T. Alan Hatton教授团队合作，开发了一种电化学溶解态海洋碳去除（e-DOC）技术，该技术能将海水中溶解的二氧化碳转化为稳定的矿物形式——碳酸钙（CaCO₃），从而实现近乎永久的碳封存。

海洋是地球上最大的碳库，吸收了人类活动排放的约30%的二氧化碳。正如从大容器中取出一些水后，水会自然补充一样，从海水中去除二氧化碳能使海洋从大气中吸收更多的二氧化碳。

研究团队开发了一种技术，能将海水中溶解的碳物种——溶解无机碳（DIC）——转化为不会返回大气的矿物形式。一旦以这种形式封存，碳就能有效避免重新释放到空气中，从而使海洋能够持续吸收新的二氧化碳。这类技术正作为应对气候变化的关键二氧化碳去除（CDR）解决方案而备受关注。

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然而，传统技术面临一个重大挑战：矿物结垢。就像水壶内积累的水垢一样，碳酸钙等矿物质会附着在电极表面并堵塞系统。随着运行持续，性能会下降，需要频繁清洁或更换部件，从而增加能耗和维护成本。

为了克服这一问题，研究团队开发了一种中空纤维电极组件（HFEA），这是一种由成束的中空线状电极组成的装置。在这种结构中，矿物质在电极表面外部形成，而非直接在表面上，同时反应过程中自然产生的氢气泡像刷子一样，持续清洁电极表面，防止矿物质积聚。

在使用济州岛熔岩海水的实验中，团队成功使该设备连续稳定运行超过120小时。该系统去除了海水中80–90%的溶解无机碳，与现有技术相比，耗电量最多减少54%。此外，该过程还能同时生产高纯度的氢气（H₂）和氢氧化镁（Mg(OH)₂）——后者是一种用于环保产品和工业应用的材料，进一步提升了其经济潜力。

新开发的设备可以采用紧凑的模块化形式生产，使其适合安装在船舶、海上工厂和其他海洋工业设施上。研究团队预计，该技术可扩展为大规模海洋碳去除系统，有助于实现碳中和和应对气候变化。

Dong-Yeun Koh教授表示：“这项技术将海水中溶解的二氧化碳转化为不会返回大气的矿物形式，实现永久封存，并帮助海洋持续吸收新的二氧化碳。”他补充道：“我们预计这项工作将加速海洋碳去除技术的商业化，并为实现碳中和社会的目标做出贡献。”

这项研究由韩国科学技术院化学与生物分子工程系博士生Inhwan Park和麻省理工学院Young Hun Lee博士（2023年获得韩国科学技术院博士学位，现任职于麻省理工学院化学工程系）共同担任第一作者。该论文于2026年6月19日在国际期刊《先进能源材料》在线发表。

论文标题：A Compact Hollow Fiber Electrode Assembly Architecture for Continuous Electrochemical Marine Carbon Dioxide Removal

原文链接：https://doi.org/10.1002/aenm.71205

（素材来自：韩国科学技术院 全球氢能网、新能源网综合）